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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf elektronische Kommunikationssysteme für sowohl
Daten- als auch Sprachsignale. Insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf eine Kombination der drahtlosen Telefonbuchsentechnologie, welche
Stromleitungen als Kommunikationskanal verwendet und Radiofrequenz(RF)-Empfängern. Diese
Kombination gestattet es einem Telefonbenutzer, einen Kommunikationskanal
herzustellen, mit einer standardmäßigen Telefonnebenstelle über die
Stromleitungen eines Gebäudes
oder einer Anlage ohne dass es notwendig wäre, dass das Nebenstellentelefon
direkt verbunden ist mit der Stromleitung.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Eine
Mehrzahl von Stromleitungen und drahtlosen Telefonsprach- und/oder
Datenkommunikationssystemen wurden entwickelt und werden verwendet,
um die Kommunikation an Orten zu erleichtern, an denen es nur wenig
oder keine Verfügbarkeit von
geeigneten Telefon-/Datenleitungen gibt. Während diese Ansätze einige
der Probleme ansprechen, welche in Zusammenhang stehen mit der Stromleitungs-
oder drahtlosen Kommunikation stellen sie typischerweise nicht das
gewünschte
Merkmal bereit, nämlich
es der entfernten Telefonnebenstelle zu gestatten, in der Lage zu
sein, die Kommunikationsverbindung herzustellen und aufrecht zu
erhalten ohne direkt verbunden zu werden mit entweder einer Telefonverbindung
oder der Stromleitung während
noch profitiert wird von dem Strom leitungskanal hinsichtlich des
Verstärkens
der Signalverbreitung innerhalb eines Gebäudes oder einer Anlage. Die
folgenden US-Patente werden dem Leser an die Hand gegeben als allgemeine
Hintergrundinformation.
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Das
US-Patent Nr. 3,949,172 beschreibt ein Telefonnebenstellensystem,
welches mit einer herkömmlichen
Teilnehmenelefonleitung dort kommuniziert, wo das Leitungstelefon
des Teilnehmers positioniert ist und zwar durch verfügbare A/C-(Wechselstrom-) Stromnetzleitungen,
welche Signale tragen, die Modulationen von RF-Trägerfrequenzen
sein können
und welche mit den Stromleitungen gekoppelt sind.
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Das
US-Patent Nr. 4,058,678 beschreibt ein Fernübertragungs- oder Empfangsgerät, welches kommuniziert
mit einem herkömmlichen
Teilnehmertelefon durch verfügbare
A/C-Stromnetzleitungen, welche Signale tragen, die Modulationen
von RF-Trägerfrequenzen
sein können
und die an die Stromleitungen gekoppelt sind.
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Das
US-Patent Nr. 4,471,399 beschreibt ein Kommunikationssystem zum
Ubertragen von Basisbanddigitalsignalen auf einer elektrischen Stromleitung.
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Das
US-Patent Nr. 4,475,193 beschreibt ein Stromnetzleitungsträgertelefonnebenstellensystem zum Übertragen
von elektrischen Signalen zwischen der Telefonleitung und einem
Nebenstellentelefon über
die A/C-Stromnetzleitung, welche verfügbar ist in den Gebäuden eines
Telefonteilnehmers.
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Das
US-Patent 4,479,033 beschreibt ein Stromnetzleitungstelefonnebenstellensystem
zum Übertragen
von elektrischen Signalen zwischen der Telefonleitung eines herkömmlichen
Telefonkommunikationssystems eines Teilnehmers und dem Fernübertragungs-Empfangsgerät über die
A/C-Stromnetzleitung, welche verfügbar sind für den Teilnehmer.
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Das
US-Patent Nr. 4,495,386 beschreibt ein Stromnetzleitungstelefonnebenstellensystem
zum Übertragen
von elektrischen Signalen zwischen der Telefonleitung eines Teilnehmers
und der entfernten Telefonnebenstelle des Teilnehmers über die A/C-Stromnetzleitung,
welche verfügbar
sind für
den Teilnehmer.
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Das
US-Patent Nr. 4,514,594 beschreibt ein Stromnetzleitungsträgertelefonnebenstellensystem zum
Ubertragen von elektrischen Signalen zwischen der Telefonleitung
und einem oder mehreren Nebenstellentelefonen über die A/C-Stromnetzleitung, welche verfügbar ist
in einem Gebäude
eines Telefonteilnehmers.
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Das
US-Patent Nr. 4,523,307 beschreibt ein Stromnetzleitungsträgertelefonnebenstellensystem zum
Ubertragen von elektrischen Signalen zwischen der Telefonleitung
und einem Nebenstellentelefon über
die A/C-Stromnetzleitung, welche verfügbar ist in dem Gebäude eines
Telefonteilnehmers.
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Das
US-Patent Nr. 4,701,945 beschreibt ein geläufiges Trägertelefonsystem, welches für Gebäude bereitgestellt
wurde.
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Das
US-Patent Nr. 5,066,939 beschreibt ein Stromleitungsträgerkommunikationssystem,
welches betrieben wird auf einer herkömmlichen dreiaderigen Stromleitung,
welche mehr als eine der verschiedenen RF-Ubertragungsleitungen
benutzt, welche definiert sind durch die dreiaderigen Stromleitungen,
um die Kommunikation zwischen den Einheiten des Systems zu verbessern.
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Das
US-Patent Nr. 5,319,634 beschreibt ein Verfahren und ein System
zum Ausführen
einer simultanen Telefonkommunikation mit mehrfachem Zugriff in
vollem Duplex entweder über
die Stromleitungen eines Gebäudes
oder unter Verwendung von RF-Ubertragung.
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Das
US-Patent Nr. 5,530, 737 beschreibt ein Verfahren und ein System
zum Ausführen
von sicherer Stromleitungsträgerkommunikation
in vollem Duplex über
die Stromleitungen eines Gebäudes.
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Das
US-Patent Nr. 5,559,804 beschreibt ein drahtloses Kommunikationssystem,
welches eine Mehrzahl von drahtlosen Terminals umfasst und eine Basisstation
zum periodischen Erzeugen eines Kommunikationsrahmens mit fester
Länge,
welcher aus einem Informationsfeld besteht.
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Das
US-Patent Nr. 5,630,204 beschreibt ein System und ein Verfahren
zur Bereitstellung von interaktiven Multimediadiensten für Teilnehmergebäude unter
Verwendung von drahtloser und Stromleitungsverteilung innerhalb
des Teilnehmergebäudes.
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Das
US-Patent Nr. 5,706,191 beschreibt ein Verfahren zum Bringen einer
Anwendung und/oder eines elektrischen oder mechanischen Systems
einer Anlage in Kommunikation miteinander oder mit einem Steuerungsgerät innerhalb
der Anlage oder mit einer anderen Kommunikationsquelle außerhalb der
Anlage.
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Das
US-Patent Nr. 5,737,400 beschreibt ein Kommunikationssystem mit
nicht ringförmigen
Zugriff, welches verbunden ist mit der Telefonleitung eines Teilnehmers
am Demarkationspunkt zwischen dem öffentlich geschalteten Telefonnetzwerk
und der Telefonleitung oder an der Verbrauchszählerseite in dem Gebäude des
Teilnehmers oder in einer zentralen Stelle.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist wünschenswert,
ein Verfahren und ein System bereitzustellen für eine Telefonkommunikation
innerhalb von Gebäuden
oder Anlagen, welches Gebrauch macht von sowohl Stromleitungs- als
auch RF-Kommunikationskanälen.
Insbesondere ist es wünschenswert,
ein Kommunikationssystem bereitzustellen, wel ches die Mittel bereitstellt
zum Kommunizieren mit einem externen Telefondienst, egal ob verdrahtet
oder drahtlos, innerhalb eines Gebäudes oder einer Struktur, wo
direkte RF-Signale oft abgeschirmt werden ohne die Hinzufügung von
geeigneten Telefonleitungen notwendig zu machen.
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Drahtlose
und A/C-Stromnetzleitungskommunikationssysteme stellen wichtige
Vorteile gegenüber
verdrahteten Telefonleitungssystemen bereit. Dies ist insbesondere
der Fall, wo Standardtelefonbuchsen begrenzt sind oder nicht verfügbar sind, oder
wo mehrere Geräte
die Kommunikation über den
gleichen Kanal erfordern. Viele der Vorteile werden in größerem Detail
in der vorstehend zitierten Patentliteratur besprochen.
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Demgemäß ist es
das Hauptziel dieser Erfindung, ein Telefonkommunikationssystem
bereitzustellen, welches eine Kommunikation innerhalb von Gebäuden oder
anderen Strukturen ermöglicht,
unter Verwendung der Kombination von dem A/C-Stromnetzleitungskanal
und einem RF-drahtlosen Kanal.
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Ein
weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Telefonkommunikationssystem
bereitzustellen, welches eine Kommunikation bereitstellt zwischen
einer Basiseinheit, welches sowohl verbunden ist mit einer Standardtelefonbuchse
und der Stromleitung und einer Nebenstelleneinheit, welche nicht
verbunden ist mit entweder der Stromleitung oder einer Telefonleitung.
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Ein
weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Telefonkommunikationssystem
bereitzustellen, welches eine Kommunikation ermöglicht zwischen einer Basiseinheit
und einer Nebenstelleneinheit und wobei die Nebenstelleneinheit
Gebrauch macht von einem RF-drahtlosen Kanal, um mit dem Stromleitungskanal
zu kommunizieren.
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Ein
weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Telefonkommunikationssystem
bereitzustellen für
die Kommunikation von Signalen, welche sowohl A/C- Stromnetzleitungen
als auch drahtlose RF-Signale verwenden, wo eine Fehlerkorrektur
ausgeführt wird,
um die Datenintegrität
zu erhalten.
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Zusätzliche
Ziele, Vorteile und andere neue Merkmale dieser Erfindung werden
teilweise erläutert in
der Beschreibung, welche folgt und den Fachleuten teilweise klar
beim Studium des Folgenden oder sie können gelernt werden bei der
Anwendung der Erfindung. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können realisiert
werden und erreicht werden durch die Instrumentalien und Kombinationen,
welche insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt werden. Noch
weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden sofort offensichtlich
sein für
die Fachleute aus der folgenden Beschreibung, wobei dort die bevorzugte
Ausführungsform
dieser Erfindung gezeigt und beschrieben wird und zwar einfach durch die
Darstellung von einem der Modes, welche am besten geeignet sind,
diese Erfindung auszuführen. Wie
erkannt werden wird, ist diese Erfindung auch für andere verschiedene Ausführungsformen
geeignet und ihre verschiedenen Details und speziellen elektronischen
Schaltungen können
modifiziert werden in verschiedenen Aspekten ohne sich von der Erfindung
zu entfernen. Demgemäß sollten
die Zeichnungen und die Beschreibung betrachtet werden als grundsätzlich veranschaulichend
und nicht als beschränkend.
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Um
das vorgenannte und andere Ziele zu erreichen, und in Übereinstimmung
mit den Zwecken der vorliegenden Erfindung wird ein System in Ubereinstimmung
mit Anspruch 1 bereitgestellt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
beigefügten
Zeichnungen welche aufgenommen sind in und einen Bestandteil derselben
bilden, veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Manche, obwohl nicht alle alternativen Ausführungsformen
werden in der folgenden Beschreibung erläutert. In den Zeichnungen ist:
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1 ein
funktionales Diagramm der höchsten
Ebene, welches die Wechselbeziehung zwischen dem Benutzer und den
Hauptkommunikationskomponenten der Erfindung zeigt.
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2 ist
ein Blockdiagramm, welches die Komponenten der höchsten Ebene der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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3 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, welches die Hauptkomponentenabschnitte
der bevorzugten Basiseinheit der Erfindung zeigt.
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4 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, welches die Hauptkomponentenabschnitte
der bevorzugten Signalverstärkerkomponenten
der Erfindung zeigt.
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5 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, welches die Hauptkomponentenabschnitte
der bevorzugten Nebenstelleneinheit der Erfindung zeigt.
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Im
Folgenden wird Bezug genommen im Detail auf die gegenwärtig bevorzugte
Ausführungsform der
Erfindung, von der ein Beispiel in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht
wird.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt
das funktionale Diagramm der höchsten
Ebene von der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Ein Gebäude
oder eine Anlage 101 wird ausgestattet mit einem externen
Telefondienst 102. Solch ein externer Telefondienst 102 kann
ein herkömmlicher
verdrahteter Dienst sein, ein Kabeldienst wie beispielsweise ein
Modem und/oder Internet-Dienste, oder alternativ ein drahtloser
RF- oder Satellitendienst.
Der externe Telefondienst 102 wird aufgenommen in die Teilnehmertelefonleitung 103 innerhalb
des Gebäudes
oder der Anlage 101. Eine Stromleitungsträgerbasiseinheit 104 wird
verbunden sowohl mit den Teilnehmertelefonleitungen 103 als
auch den A/C-Stromnetzwerkleitungen 105 innerhalb des Gebäudes oder
der Anlage 101. Entfernt von der Basiseinheit 104 aber
auch verbunden mit der A/C-Stromnetzleitung 105 ist vorzugsweise eine
Signalverstärkereinheit 106 bereitgestellt,
an die wahlweise und vorzugsweise eine RF-Antenne 107 angeschlossen
ist. In einer Position, welche entfernt ist von sowohl der Basiseinheit 104 als
auch dem Signalverstärker 106 hat
ein Benutzer Zugriff auf die Telefonausstattung 110, welche
mit der Basiseinheit 104 kommuniziert über eine entfernte Nebenstelleneinheit 109,
welche vorzugsweise eine Antenne 108 aufweist, welche in
Kommunikation ist mit der bevorzugten optionalen Antenne 107,
welche verbunden ist mit dem Signalverstärker. Auf diese Weise wird eine
Telefonkommunikation in einem Gebäude oder einer Anlage 101 bereitgestellt
für einen
Benutzer, welcher keinen geeigneten Zugang hat zu entweder geeigneten
Telefonleitungen oder A/C-Stromnetzleitungen. Diese Erfindung macht
Gebrauch von sowohl RF- als auch A/C-Stromnetzleitungskommunikationskanälen zur
Bereitstellung von Sprach- und/oder Datenkommunikationsverbindungen.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm der Komponentenabschnitte der höchsten Ebene
der bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung. Der externe Telefondienst 102 ist elektrisch
verbunden mit der Stromleitungs- (PLC) Basiseinheit 104,
welche die Kommunikationsschnittstelle mit der zentralen Einrichtung
(CO) bereitstellt. Die PLC-Basiseinheit 104 stellt die
Trägermodulation
und Stromleitungsschnittstelle bereit, um Signale zu senden und/oder
zu empfangen über
die Stromleitungen 105 in einem Gebäude oder einer Anlage 101.
Das modulierte Trägersignal
wird übertragen
entlang der Stromleitung 105. Vorzugsweise ist an den Stromleitungen 105 typischerweise
durch einen standardmäßigen A/C-Stromstecker und
Auslass ein Signalverstärker 106 befestigt,
welcher das Signal von der Basiseinheit 104 umwandelt amplifiziert
und überträgt und das
Signal von der Nebenstelleneinheit 109 empfängt, vorzugsweise
unter Verwendung einer externen RF-Antenne 107. Das übertragende
RF-Signal von der Antenne 107 verbreitet sich durch die
Luft innerhalb des Gebäudes
oder der Anlage 101, wo es empfangen wird durch eine Nebenstellenantenne 108 und
gekoppelt wird mit einer entfernten Nebenstelleneinheit 109.
Die entfernte Nebenstelleneinheit 109 empfängt das übertragene
RF-Signal und stellt eine Schnittstelle bereit für die entfernte Telefonnebenstellenausstattung 110 des
Teilnehmers. Die Schnittstelle gestattet eine bidirektionale Kommunikation
zwischen der entfernten Ausstattung 110 des Teilnehmers
und der zentralen Stelle.
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Während der
Signalverstärker 106 bevorzugt wird,
ist in manchen Fällen
die Signalstärke,
welche sich verbreitet von den A/C-Stromnetzleitungen 105 ausreichend,
um eine verlässliche
Kommunikation bereitzustellen zwischen den Stromleitungen 105 und
der entfernten Nebenstelleneinheit 109, in diesen Fällen ist
der Signalverstärker 106 und
die daran befestigte RF-Antenne 107 ggf. überflüssig.
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3 stellt
ein detailliertes Blockdiagramm bereit, von den Hauptkomponentenabschnitten
der bevorzugten Basiseinheit 104 der Erfindung. Ein standardmäßiger typischer
RJ-11-Verbinder für
einen standardmäßigen Wandtelefonausgang 301 verbindet
auf elektrische Weise die Basiseinheit 104 mit dem externen
Telefondienst 102. Eine Zentralstellenleitungsschnittstellenschaltung
(COLIC) 302 empfängt
das Signal von dem Telefondienst 102 und wird angepasst,
um die Telefonsignale zu senden und zu empfangen. Auf elektrische
Weise befestigt an der COLIC 302 ist eine Hybridschaltung 303,
welche bereitgestellt wird, um das empfangene Signal von dem übertragenden
Signal zu entfernen an der zweiadrigen Telefonleitungsschnittstelle.
Ein Übertragungsoszillator
(XMIT OSC) 304 wird bereitgestellt, um das übertragene
Signal von der Hybridschaltung 303 zu empfangen und um
das Trägersignal
für den
Uberträger 305 zu
erzeugen. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst
der XMIT OSC 304 einen spannungsgesteuerten Oszillator
(VCO). Der Überträger 305 empfängt das
frequenzmodulierte (FM) Signal von dem XMIT OSC 304 und
sendet das FM-Signal
aus für
eine Übertragung über die
Stromleitung 105 über
eine Stromversorgung 306 und, typischerweise einen standardmäßigen 2-Stift-Stromstecker 307 in
einen standardmäßigen A/C-Stromnetzauslass.
Ein Empfänger 308 wird
bereitgestellt, welcher vorzugsweise auf elektronische Weise verbunden
ist mit der A/C-Stromleitung 105, ebenfalls über den
Stromauslass 307, die Stromversorgung 306 und
durch den Überträger 305.
Dieser Empfänger 308 empfängt die
Stromleitungssignale von der Nebenstelleneinheit 109. Ein
Filter 310 vorzugsweise ein Tiefpassfilter wird bereitgestellt,
um das empfangene Signal von dem Empfänger 308 zu filtern.
Eine digitale Steuerung 309 wird auch bereitgestellt, um die
Funktionen der Basiseinheit 104 zu steuern.
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4 zeigt
das detaillierte Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform
des Signalverstärkers 106.
Ein standardmäßiger A/C-Stromstecker 401 stellt
die Schnittstelle bereit mit der A/C-Stromnetzleitung 105.
Dieser A/C-Stromnetzstecker 401 stellt
sowohl Leistung als auch Kommunikation bereit für eine Stromversorgung 402.
Elektrisch verbunden mit der Stromversorgung 402 ist ein
Stromleitungstransceiver 403. Der Stromleitungstransceiver 403 ist verbunden
mit einem Signalumwandler 404, welcher im Gegenzug die
Kommunikationssignale zu und von einem RF-Uberträger/-Empfänger 405 überträgt und empfängt. Der
RF-Überträger/-Empfänger 405 ist elektrisch
verbunden mit einer externen Antenne 107 zur Bereitstellung
eines Kommunikationskanals mit der Nebenstelleneinheit 109.
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5 zeigt
ein detaillierteres Blockdiagramm der bevorzugten Nebenstelleneinheit 109,
wo eine externe Antenne 108 eine Kommunikationsverbindung
herstellt zwischen der Nebenstelleneinheit 109 und dem
Signalverstärker 106.
Die Antenne 108 ist elektrisch verbunden mit einem RF-Transceiver 501,
welcher im Gegenzug elektrisch verbunden ist mit einer Steuerung 502,
um die Funktionen der Nebenstelleneinheit 109 zu steuern.
Die Steuerung 502 leitet das Signal an die Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltung
(SLIC) 503, welche als Schnittstelle fungiert zwischen
der Nebenstelleneinheit 109 und der Nebenstellentelefonausstattung 110.
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Die
vorstehende Beschreibung ist eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung und wurde zum Zwecke der Veranschaulichung dargelegt
und als eine Beschreibung des besten Modes der Erfindung, der den
Erfindern gegenwärtig
be kannt ist. Es ist nicht beabsichtigt, eine erschöpfende Darstellung zu
geben oder die Erfindung auf die offenbarte präzise Form, Verbindungen oder
Komponentenauswahl zu begrenzen.
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Nahe
liegende Modifikationen oder Variationen sind möglich und vorhersehbar im Lichte
der obigen Lehre. Diese Ausführungsform
der Erfindung wurde ausgewählt
und beschrieben, um die beste Darstellung der Prinzipien der Erfindung
zu geben und ihrer praktischen Anwendung, um dabei den Fachmann
in die Lage zu versetzen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen
und mit verschiedenen Variationen anzuwenden wie sie geeignet sind für die speziell
betrachtete Verwendung. Alle solche Modifikationen und Variationen
liegen innerhalb des Rahmens der Erfindung wie sie bestimmt wird
durch die beigefügten
Ansprüche,
wenn sie in Übereinstimmung
mit der Breite interpretiert werden, welche ihnen gerechterweise,
rechtlich und anständigerweise zukommt.